Переменное напряжение на осциллографе

Программы: GCSE (ac and dc), A-level, Sek I

Открыть полную версию ↗

Цель

Измерить период, частоту, амплитуду и действующее значение переменного напряжения.

Установка

Источник переменного напряжения: синусоида, амплитуда 5 В, 50 Гц. К его выходу подключены вольтметр в режиме AC и осциллограф (КАН 1, 2 В/дел, 5 мс/дел).

Ход работы

1. По сетке экрана определите период и размах сигнала.
2. Сравните их с автоматическими измерениями на полосе меню осциллографа (Vpp, Vrms, частота, период).
3. Переключите вольтметр в режим DC, затем обратно в AC.
4. Установите на источнике 100 Гц, затем выберите форму сигнала «Прямоуг.».

Ожидаемый результат

Период — 4 деления (20 мс), частота — 50 Гц; размах — 5 делений (10 В). Вольтметр в режиме AC показывает около 3,54 В — амплитуду, делённую на \(\sqrt{2}\); в режиме DC — около 0 (среднее значение синусоиды). При 100 Гц период занимает 2 деления. У прямоугольного сигнала с амплитудой 5 В действующее значение равно 5 В.

Вопросы

1. Почему вольтметр показывает 3,54 В, а не 5 В?
2. Сколько периодов сигнала 50 Гц помещается на экране при 5 мс/дел?

Ответы

1. В режиме AC вольтметр показывает действующее значение — такое постоянное напряжение, которое нагревало бы резистор так же. Для синусоиды оно равно \(U_{rms} = U_0 / \sqrt{2}\) = 5 В / 1,414 ≈ 3,54 В; 5 В — это амплитуда, которой напряжение достигает только в пиках.
2. Ширина экрана — 10 делений, поэтому при 5 мс/дел он показывает 10 × 5 = 50 мс. Период сигнала 50 Гц длится \(T = 1 / f\) = 20 мс, поэтому на экране помещается 50 / 20 = 2,5 периода.